Cos'è forza elettromotrice?

Forza Elettromotrice (FEM)

La forza elettromotrice (FEM), spesso abbreviata con la sigla FEM o indicata con il simbolo <math>\mathcal{E}</math>, è una misura dell'energia che una sorgente elettrica (come una batteria, un generatore o una cella fotovoltaica) fornisce per ogni unità di carica elettrica che attraversa il circuito. In altre parole, rappresenta il lavoro compiuto dalla sorgente per spostare una carica unitaria attraverso il circuito completo, incluso il suo interno.

Nonostante il nome, la FEM non è una forza nel senso fisico del termine (Newton). Si misura in volt (V), come il potenziale elettrico. È concettualmente simile alla differenza di potenziale, ma la FEM si riferisce specificamente alla sorgente di energia, mentre la differenza di potenziale può riferirsi alla caduta di potenziale attraverso qualsiasi componente del circuito.

Aspetti importanti:

• Origine: La Forza%20Elettromotrice nasce da fenomeni fisici diversi a seconda della sorgente:

  • Reazioni chimiche: Nelle batterie.
  • Induzione elettromagnetica: Nei generatori.
  • Effetto fotoelettrico: Nelle celle solari.
  • Effetto termoelettrico: Nelle termocoppie.

• Circuito aperto vs. circuito chiuso: In un circuito aperto (cioè senza flusso di corrente), la FEM è uguale alla differenza di potenziale ai capi della sorgente. In un circuito chiuso (con flusso di corrente), la differenza di potenziale ai capi della sorgente è inferiore alla FEM a causa della Resistenza%20Interna della sorgente.

• Resistenza interna (r): Ogni sorgente di FEM ha una resistenza interna. La tensione effettiva ai terminali della sorgente (<math>V</math>) è data da:

  <math>V = \mathcal{E} - Ir</math>

  dove:

  • <math>\mathcal{E}</math> è la FEM
  • <math>I</math> è la corrente che fluisce nel circuito
  • <math>r</math> è la resistenza interna.

• Applicazioni: La FEM è un parametro fondamentale per caratterizzare le sorgenti di energia elettrica e per analizzare i circuiti elettrici. Viene utilizzata in innumerevoli applicazioni, dalla progettazione di alimentatori all'analisi di sistemi di energia rinnovabile.

• Misura: La Misura%20Della%20Forza%20Elettromotrice può essere effettuata utilizzando un voltmetro ad alta impedenza interna, in modo da minimizzare la corrente assorbita e quindi l'effetto della resistenza interna.

In sintesi, la FEM è una proprietà intrinseca di una sorgente di energia elettrica che quantifica la sua capacità di fornire energia alle cariche elettriche nel circuito. Comprendere il concetto di FEM e la sua relazione con la resistenza interna è cruciale per l'analisi e la progettazione di circuiti elettrici.